人类对于能源的需求随着全球人口数量增长而不断的增加,但是很多能源无法短时间再生。而且化石燃料过度消耗引起的全球温室效应问题使得人类迫切的寻找新型绿色可再生能源。在这种背景下,风能作为一种新型绿色可再生能源日益受到人们的关注。本文以变速变桨风力发电机组为研究对象。首先在对变速变桨风力发电机组的系统功能结构与控制策略详细分析的基础上,确定了机组主控系统控制策略设计方案,包括转矩控制系统,变桨控制系统以及载荷优化系统等。同时利用GHBladed仿真软件对本文所设计的最优转矩控制器进行了系统仿真与分析。其次,将区域分为三个区域,分别为:Cp恒定区、转速恒定区、功率恒定区,详细的设计了三个运行区的控制策略和流程。在Cp恒定区和转速恒定区,根据控制目标与变速变桨风力发电机组特性,设计出合适的转矩控制器,保证机组具有最大风能跟踪的能力。在功率恒定区,根据控制目标与变速变桨风力发电机组特性,在转矩控制器的基础上增加桨距控制器。由于机组主传动系统具有低阻尼特性,通过在转矩控制器的输出上叠加纹波以达到抑制机组载荷的作用。根据经验数据整定PI控制器参数,通过GHBladed软件不断仿真确定控制器参数,设计出变速变桨风力发电机组最优转矩控制器。最后以1.5MW某型号风力发电机组为模型为例,使用最优转矩控制方式与采用传统控制方式进行对比。通过对不同风况下系统仿真实验数据的记录与分析,得出在最优转矩控制器的控制下机组具有更好的动态性能并且可以降低部分机械载荷。最优转矩控制器的控制策略具备工程应用条件。